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NEWS
05.09.2009 - Hirnforschung
Autobahn im Kopf
Die Struktur menschlicher Gehirne ähnelt der
von Großstädten
Die Nervenbahnen im Gehirn sind nach
ähnlichen Regeln strukturiert wie die Straßen
und Bahnlinien in einer Großstadt. Das
Wachstum von Städten kann daher
Aufschluss über die Evolution des
menschlichen Gehirns geben, sagen
amerikanische Wissenschaftler. Entscheidend
für die Organisation des gesamten Systems
ist nicht primär die Menge an Verbindungen
zwischen den Einzelteilen, sondern die
Qualität der Verbindungen. Ein höher
entwickeltes Gehirn sei nicht einfach ein
primitiveres mal zwei, genauso wenig wie
eine Großstadt ein hundertfach vergrößertes
Dorf sei.
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Das menschliche Gehirn
mit seinen
Nervenbahnen ähnelt in
seiner Struktur einer
Großstadt mit ihren
Straßen und Bahnlinien.
Montage:
Rensselaer/Mark
Museen für Entdecker
zwischen Bonn und
Nimwegen.
Changizi
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Die Hauptaufgabe des Gehirns ist es,
Informationen und Befehle effizient zu verarbeiten
und die richtigen Zellen miteinander zu verbinden.
Der Knackpunkt ist dabei nicht die Menge an
Verbindungen, sondern vielmehr die Organisation
der Synapsen – der Verbindungen zwischen den
Nervenzellen. "Wenn das Gehirn eines Hundes die
doppelte Größe hätte, wäre es deshalb noch kein
menschenähnliches Gehirn. Das komplexere
Denkorgan hat nicht einfach mehr Hundeneuronen,
sondern besser vernetzte", erklärt Changizi. Was
im Gehirn die Synapsen erledigen, nämlich gute
Informationsflüsse herzustellen, übernehmen in
der Stadt die Straßen und Autobahnen.
Die Forscher studierten die Evolution des
Denkapparates und verglichen unterschiedlich
komplexe Gehirne miteinander. Dabei fiel auf, dass
sich beim Gehirnwachstum das Verhältnis von
Oberfläche oder Volumen zur Anzahl der Synapsen
gleich verhält wie beim Städtewachstum das
Verhältnis von Fläche zur Zahl der
Verkehrsverbindungen. Wenn sich die Fläche
verdoppelt, nimmt die Anzahl der Verbindungen
um einen etwas kleineren Faktor zu, dafür sind die
Verbindungen besser. Trotz der Unterschiede –
über die Neuronen im Gehirn laufen
Informationen, während die Straßen in einer Stadt
Waren und Menschen transportieren – seien die
Systeme vergleichbar, da beide unter dem Druck
stünden, viel Inhalt effizient und zielgerichtet zu
verteilen und dabei die Anzahl der Wege zu
minimieren, damit kein Durcheinander entsteht,
erklären die Wissenschaftler.
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Autobahn im Kopf
Die Struktur
menschlicher Gehirne
ähnelt der von
Großstädten
Changizi und sein Team sind den sogenannten
"Scaling Laws" auf der Spur. Diesen eigentlich rein
mathematischen Gesetzen folgen in der Natur
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http://www.wissenschaft.de/wissenschaft/news/306923.html
9/6/2009
wissenschaft.de - Autobahn im Kopf
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unzählige Phänomene, vom Pflanzenwachstum
über Populationsgrößen bis zu den von Changizis
Team untersuchten Synapsen im Gehirn. Dabei
enden komplizierte Berechnungen ähnlich wie bei
der sogenannten Fibonacci-Reihe immer wieder
IMPRESSUM | MEDIADATEN wissenschaft.de | © wissenschaft.de, Konradin Relations GmbH 2009
beim selben Resultat, was offenbar eine Art
Naturgesetz darstellt. "Städte sind keine Gehirne,
die Metapher hat natürlich ihre Grenzen, aber
dennoch kann das eine System als Modell für das
andere dienen, da sie den selben Scaling Laws
folgen", schließen die Forscher in ihrem Artikel.
Mark Changizi, Marc Destefano (Rensselaer Polytechnik-Institut
in Troy).: "Complexity" (doi:10.1002/cplx.20288)
ddp/wissenschaft.de – Martina Bisculm
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9/6/2009